DE10063040C2

DE10063040C2 - Process for the production of boards which vary in thickness in some areas

Info

Publication number: DE10063040C2
Application number: DE10063040A
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Knaup
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: WO2003051573A1; EP1321219A1; DE10063040A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von in der Dicke be reichsweise variierenden Platinen aus Metallblech.The invention relates to a method for the production of thickness richly varied metal sheet plates.

In der Dicke variierende, metallische Platinen, vorzugsweise aus Stahlblech, kommen verstärkt im Kraftfahrzeugbau zur Anwendung. Hierdurch kann das Gewicht von Karosseriebauteilen in Anpassung an deren Funktion reduziert werden. Derartige Karosseriebauteile sind beispielsweise A-, B- und C-Säu len, Stoßfänger bzw. deren Querträger, Dachrahmen, Seitenaufprallträger, Außenhautteile usw.Metallic blanks varying in thickness, preferably made of sheet steel, are increasingly used in motor vehicle construction. This can Weight of body components reduced in accordance with their function become. Body components of this type are, for example, A, B and C columns len, bumpers or their cross beams, roof frames, side impact beams, Shell parts etc.

In diesem Zusammenhang zählt es zum Stand der Technik, sogenannte Tailored Blanks einzusetzen. Hierbei handelt es sich um Platinen, die aus mehreren Blechteilen mit gleicher oder unterschiedlicher Blechdicke zusam mengeschweißt sind. Auch die Verwendung von sogenannten Patchwork Blanks ist bekannt. Dies sind parallel aufeinander gesetzte Bleche variierender Dicke.In this context, it belongs to the state of the art, so-called Use tailored blanks. These are boards that are made from several sheet metal parts with the same or different sheet thickness together are welded. Also the use of so-called patchwork Blanks is well known. These are more differently placed sheets placed in parallel Thickness.

Obwohl mit den Tailored und Patchwork Blanks eine deutliche Gewichtsredu zierung erreicht wird, ohne die Funktion der Karosseriebauteile zu beeinträchti gen, ist mit ihrer Bereitstellung ein vergleichsweise hoher Aufwand verbunden. Es müssen nämlich Stahlbleche verschiedener Dicke zu Streifen geschnitten und dann gefügt werden. Auch sind diese Produkte Wärmebehandlungen durch das Fügen unterworfen, die gegebenenfalls nachteilige Gefügeveränderungen herbeiführen können.Although with the tailored and patchwork blanks a significant weight reduction is achieved without impairing the function of the body components gene, their provision involves a comparatively high effort. Steel sheets of various thicknesses have to be cut into strips and then be joined. These products are also heat treated subject to joining, the possibly adverse structural changes can bring about.

Zum Stand der Technik zählt bekanntermaßen auch das Warm- und Kaltum formen von Metallblechen in Walzvorrichtungen. So beschreibt die DE 42 31 213 A1 die Herstellung von Formkörpern mit unterschiedlichen Wanddicken, bei dem ein zunächst ebenes Blechteil in einem Walzstuhl be reichsweise dickenreduziert und anschließend zum Formkörper weiterverar beitet wird. Die DE-G 11 347 beschreibt ein Verfahren zum Verringern der Tole ranz geprägter Stahlblechteile, bei welchem durch die Aneinanderreihung eines Präge- und spanabhebenden Vorgangs eine hohe Dickengenauigkeit erreicht werden kann.As is known, the hot and cold temperatures also belong to the prior art forming metal sheets in rolling devices. So describes the DE 42 31 213 A1 the production of moldings with different Wall thicknesses, in which an initially flat sheet metal part be in a rolling mill Thickness reduced in large quantities and then further processed to the shaped body is being processed. DE-G 11 347 describes a method for reducing the tole ranz embossed sheet steel parts, in which by lining up a Embossing and cutting process achieved a high thickness accuracy can be.

Ähnliche Vorschläge, beispielsweise zur Herstellung von Röhren mit wechseln der Wanddicke, sind durch die DE-PS 104 875, die DE 38 02 445 A1 oder die EP 0 133 705 A1 bekannt.Similar suggestions, for example for changing tubes with change the wall thickness, are by DE-PS 104 875, DE 38 02 445 A1 or EP 0 133 705 A1 known.

Die vorgenannten Verfahren benötigen einen hohen Aufwand an Maschinen und Anlagen mit einem nicht unerheblichen Kostenaufwand. Auch ist die Gestaltungsfreiheit hinsichtlich Anzahl, Form und Wandstärke der wanddicken reduzierten Bereiche eingeschränkt.The aforementioned methods require a high level of machine expenditure and systems with a not inconsiderable cost. That too is Freedom of design regarding the number, shape and wall thickness of the wall thicknesses restricted areas.

Der Erfindung liegt daher, ausgehend vom Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung von bereichsweise in der Dicke variierenden Platinen zu schaffen, welches eine präzisere und variable Dickenverteilung ermöglicht, so dass eine gute Anpassung der Platinen an die geforderte Bauteilfestigkeit bei hohem Gewichtseinsparungspotential möglich ist. The invention is therefore based on the prior art, the task based on a process for the economic production of areas in the thickness varying boards to create a more precise and allows variable thickness distribution, so that a good adaptation of the boards the required component strength with high weight saving potential is possible.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Verfahren mit den Maßnahmen von Anspruch 1.The solution to this problem is a procedure with the measures of claim 1.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, an einem Metallblech zunächst mindes tens einen Bereich durch Schubumformen von einer 1. Seite des Metall blechs her quer zu verschieben und in einem sich anschließenden Arbeits schritt die auf der gegenüberliegenden 2. Seite entstandene Erhebung spanabhebend abzutragen. Vorzugsweise aber nicht zwingend erfolgt der Abtrag so weit, bis die 2. Seite des Metallblechs wieder eine ebene Fläche aufweist.According to the invention, at least at least on a metal sheet tens area by shear forming from a 1st side of the metal to move the sheet metal across and in a subsequent work the elevation created on the opposite 2nd page to be removed by cutting. Preferably, but not necessarily, the Remove until the 2nd side of the metal sheet is flat again having.

Das anfänglich eingesetzte Metallblech besitzt eine Dicke, die der maximal gewünschten Materialstärke entspricht. In den Bereichen einer gewünschten Wanddickenreduktion wird das Material des Metallblechs dann durch Schub umformen quer, vorzugsweise im wesentlichen parallel, verschoben. Fach terminologisch spricht man bei dieser Art der Umformung auch von "Durch setzen, Hohlprägen oder Ziehen". Hierdurch entstehen im Metallblech Durchsetzungen mit einer Vertiefung auf der 1. Seite und einer Erhebung auf der gegenüberliegenden 2. Seite. Die Verschiebungen am Metallblech wer den vorzugsweise ohne erheblichen Mehraufwand in den Folgeschnittwerk zeugen beim Schneiden einer Platine mit eingebracht. Anschließend werden die Erhebungen auf der 2. Seite spanabhebend durch ein Bearbeitungs werkzeug, vorzugsweise einen Fräser, abgetragen.The metal sheet initially used has a maximum thickness corresponds to the desired material thickness. In the areas of a desired The material of the metal sheet is then reduced in wall thickness by thrust reshape transversely, preferably substantially parallel, shifted. compartment In terms of terminology, one also speaks of "through set, hollow stamping or drawing ". This creates in the metal sheet Enforcements with a deepening on the 1st page and a survey the opposite 2nd side. The shifts on the metal sheet who preferably in the subsequent cutting unit without considerable additional effort testify when cutting a board. Then be the elevations on the 2nd side are machined by machining tool, preferably a milling cutter.

Hierbei kann die 2. Seite des Metallblechs über ihre gesamte Fläche in ei nem Arbeitsgang spanabhebend bearbeitet werden, wie dies Anspruch 2 vorsieht. Dies hat den Vorteil, dass die Bearbeitung nicht zeilenförmig mit speziellen Fräsern bahngesteuert erfolgen muss. Das Bearbeitungswerk zeug kann die gesamte Breite der Platine in einem Arbeitsgang mit der opti malen Schnittgeschwindigkeit und Vorschub bearbeiten. Dies bedeutet ge genüber dem Fräsen von Vertiefungen im Metallblech auf der 1. Seite mit einem Numerikfräser (NC- oder CNC-Maschine) eine wesentlich rationellere Vorgehensweise.Here, the 2nd side of the metal sheet over its entire surface in egg nemachining can be machined, as claimed in claim 2 provides. This has the advantage that the processing is not line-shaped special milling cutters must be path-controlled. The processing plant The entire width of the board can be produced in one operation with the opti paint cutting speed and feed rate. This means ge compared to milling recesses in the metal sheet on the 1st side with a numerical milling cutter (NC or CNC machine) a much more rational one Method.

Nach der Maßnahme gemäß Anspruch 3 wird das Metallblech beim Span vorgang in einer Spanneinrichtung gehalten. Besonders vorteilhaft findet hierbei eine Magnet- oder Vakuum-Spannplatte Verwendung (Anspruch 4). Eine Vakuum-Spannplatte bietet sich bei der Verwendung von Platinen aus Nichteisenmetallen, wie z. B. Aluminium, an.After the measure according to claim 3, the metal sheet during the chip process held in a tensioning device. Finds particularly advantageous here a magnetic or vacuum clamping plate use (claim 4). A vacuum clamping plate is ideal when using circuit boards Non-ferrous metals such as B. aluminum.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können in der Dicke bereichsweise variierende Metallplatinen erzeugt werden, deren Geometrie auf den späte ren Einsatz eines hieraus gefertigten Strukturteils im Kraftfahrzeug abge stimmt ist. Die Metallplatinen werden daher für die Herstellung von Struktur teilen eingesetzt, die unter äußerer Belastung stehen, bei denen aber die auftretenden Spannungen aufgrund der Kraftfahrzeugkonstruktion verteilt über die Bauteile in unterschiedlicher Höhe vorliegen. Durch den Einsatz der partiell wanddickenreduzierten Metallplatinen kann eine Überdimensionie rung, ausgelegt nach der Maximalbelastung im Kraftfahrzeug, vermieden wer den. Hierdurch wird Gewicht eingespart. Die Anzahl, Form und die jeweilige Wandstärke der wanddickenreduzierten Bereiche kann sehr variabel auf die jeweiligen Einsatzgegebenheiten abgestellt werden.With the method according to the invention, the thickness can vary in some areas Varying metal boards are created, their geometry on the late ren use of a structural part made therefrom in the motor vehicle is true. The metal boards are therefore used for the manufacture of structure parts used, which are under external stress, but where occurring voltages due to the motor vehicle construction distributed about the components at different heights. By using the Partially reduced metal plates can be an oversize tion, designed according to the maximum load in the motor vehicle, who avoided the. This saves weight. The number, shape and the respective Wall thickness of the reduced wall areas can be very variable on the the respective conditions of use.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestell ten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.The invention is illustrated below with reference to one in the drawings th embodiment described.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen - technisch vereinfacht - den Verfahrensablauf zur Herstellung einer in der Dicke bereichsweise variierenden, metallischen Pla tine. Figs. 1 to 3 show - technically simplified - the process sequence for producing a regionally varying in thickness, metallic Pla tine.

Für die Herstellung einer dickenoptimierten Platine mit einer auf die spätere Verwendung als Strukturteil eines Kraftfahrzeugs angepassten Wandstärke kommt als Ausgangsprodukt ein Metallblech 1 zum Einsatz. Dieses besitzt eine der maximal gewünschten Materialstärke entsprechende Dicke D. An dem Metallblech 1 werden in einem Pressenwerkzeug 2 Bereiche A, B durch Schubumformen von einer 1. Seite 3 des Metallblechs 1 her quer, im we sentlichen parallel verschoben. Hierdurch entstehen im Metallblech 1 Durch setzungen 4, 5 mit einer Vertiefung 6 auf der 1. Seite 3 und mit einer Erhe bung 7 auf der gegenüberliegenden 2. Seite 8 (s. hierzu Fig. 2).A metal sheet 1 is used as the starting product for the production of a thickness-optimized circuit board with a wall thickness that is adapted to later use as a structural part of a motor vehicle. This has a corresponding maximum desired material thickness of the thickness D. On the metal sheet 1 in a press tool 2 regions A, B are transversely displaced by thrust forming of a first side 3 of the metal sheet 1 in ago we sentlichen parallel. This results in the metal sheet 1 through settlements 4 , 5 with a recess 6 on the 1st side 3 and with a lifting 7 on the opposite 2nd side 8 (see FIG. 2).

Man erkennt, dass das Pressenwerkzeug 2 eine obere Matrize 9 und eine untere Patrize 10 umfasst mit einer auf die gewünschte Formgebung des Metallblechs 1 abgestimmten Kontur. Für die Praxis bietet es sich an, die Schubumformung zur Erstellung der Durchsetzungen 4, 5 in die Schnittwerk zeuge zu integrieren, die zum Schneiden der Metallbleche 1 eingesetzt wer den. Auf diese Weise kann beispielsweise Stahlblechband von einem Coil abgezogen und dem Schnittwerkzeug zugeführt werden. Im Schnittwerkzeug erfolgt dann der Profilschnitt der Metallbleche 1 einschließlich der Schubum formung der Durchsetzungen 4, 5.It can be seen that the press tool 2 comprises an upper die 9 and a lower die 10 with a contour that is matched to the desired shape of the metal sheet 1 . In practice, it is advisable to integrate the shear forming to create the penetrations 4 , 5 in the cutting tools that are used to cut the metal sheets 1 . In this way, for example, sheet steel strip can be drawn off a coil and fed to the cutting tool. In the cutting tool, the profile cut of the metal sheets 1 including the thrust shaping of the passages 4 , 5 is then carried out.

In einem nachfolgenden Arbeitsschritt werden die auf der 2. Seite 8 entstan denen Erhebungen 7 spanabhebend abgetragen, wie dies Fig. 2 zeigt. Hierbei kommt als Bearbeitungswerkzeug ein Fräser 11 zum Einsatz. Die 2. Seite 8 des Metallblechs 1 wird über die gesamte zu bearbeitende Fläche in einem Arbeitsgang (Pfeil P) durch den Fräser 11 spanabhebend bearbeitet, bis die Oberfläche der 2. Seite 8 eben ist. Hierbei wird das Metallblech 1 auf einer Magnet-Spannplatte 12 einer Spanneinrichtung 13 gehalten. Der Frä ser 11 bearbeitet die 2. Seite 8 des Metallblechs 1 in einem Arbeitsgang mit optimaler Schnittgeschwindigkeit und Vorschub. Ein zeilenförmiger, bahnge steuerter Fräsvorgang ist nicht notwendig.In a subsequent work step, the elevations 7 on the second side 8 are removed by machining, as shown in FIG. 2. Here, a milling cutter 11 is used as the machining tool. The second side 8 of the metal sheet 1 is machined by the milling cutter 11 over the entire surface to be machined in one operation (arrow P) until the surface of the second side 8 is flat. Here, the metal sheet 1 is held on a magnetic clamping plate 12 of a clamping device 13 . The milling machine 11 processes the second side 8 of the metal sheet 1 in one operation with optimum cutting speed and feed. A line-shaped, path-controlled milling process is not necessary.

Fig. 3 zeigt eine fertige Platine 14. Diese weist in den Bereichen A und B eine gegenüber der Ausgangsdicke D reduzierte Dicke D1 bzw. D2 auf. Fig. 3 shows a finished board 14. In regions A and B, this has a thickness D1 and D2 that is reduced compared to the initial thickness D.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung von Platinen 14 mit sehr variabler Dickenverteilung. Die Platinen 14 erhalten eine auf ihre spätere Verwendung und die hierbei auftretenden Belastungen abgestimmte Dicke D bzw. D1 und D2.The method according to the invention enables the economical production of blanks 14 with a very variable thickness distribution. The boards 14 are given a thickness D or D1 and D2 that is adapted to their later use and the loads that occur in this case.

Eine fertige Platine 14 wird dann der weiteren, umformtechnischen Verarbei tung zum Strukturteil für ein Kraftfahrzeug zugeleitet. A finished circuit board 14 is then fed to the further processing technology for the structural part for a motor vehicle.

REFERENCE NUMBERS

11

Metallblech
metal sheet

22

Pressenwerkzeug
Press tool

33

1. Seite von 1st page of

11

44

Durchsetzung
enforcement

55

Durchsetzung
enforcement

66

Vertiefung
deepening

77

Erhebung
survey

88th

2. Seite von 2nd side of

11

99

Matrize
die

1010

Patrize
punch

1111

Fräser
milling cutter

1212

Magnet-Spannplatte
Magnetic clamping plate

1313

Spanneinrichtung
tensioning device

1414

Platine
P Pfeil
A Bereich
B Bereich
D Dicke
D1 Dicke
D2 Dicke
circuit board
P arrow
A area
B area
D thickness
D1 thickness
D2 thickness

Claims

1. A method for producing metal plates for varying the thickness (D, D1, D2) of sheet metal for the production of structural parts for motor vehicles, in which at least at least one area (A, B) on a sheet metal ( 1 ) by shear forming from a first . Side ( 3 ) of the metal sheet ( 1 ) is laterally displaced, and that the elevation ( 7 ) formed on the opposite second side ( 8 ) is subsequently removed by machining, the thrust deformation being integrated into cutting tools which are used for cutting the metal sheets are used.

2. The method according to claim 1, wherein the second side ( 8 ) of the metal sheet ( 1 ) is machined over its entire surface in one operation.

3. The method according to claim 1 or 2, wherein the metal sheet ( 1 ) is held during the cutting process in a clamping device ( 13 ).

4. The method according to claim 3, wherein a magnetic clamping plate ( 12 ) or a vacuum clamping plate is used in the cutting process for clamping the metal sheet ( 1 ).